正解は、３番の「水が温まってお湯になる」でした。

水を入れた紙コップを熱すると、水は沸騰するまで熱を吸収し続けます。
しかも、水が蒸発する際に熱を吸収するので、水が紙コップの中に残っている限り、紙コップは何も変化しません。
ただし、紙コップは防水処理のためにろうを塗ったものが多く、加熱すると炎にあたった部分は黒くなります。